气体分离膜及其制造方法与流程

本发明涉及气体分离膜、气体分离膜的制造方法、气体分离膜元件、气体分离装置和气体分离方法。

背景技术：

1、已知使用了高分子化合物的高分子膜可用于液体、气体、固体和包含它们中的至少2种的混合物等中所含的特定成分的选择性分离。例如，在日本专利第6130607号公报(专利文献1)中记载了在支撑层上设置有包含亲水性树脂的分离功能层的co2气体分离膜。在专利文献1中记载了通过在支撑层所具有的疏水性的多孔膜上涂布包含亲水性树脂的组合物而形成分离功能层。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利第6130607号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、然而，如果在疏水性的多孔膜上涂布包含亲水性树脂的涂布液，则涂布液形成的液膜产生膜厚不均，有时在多孔膜上部分地产生不存在分离功能层的区域。在这样的区域中，所供给的供给气体中的全部气体成分透过气体分离膜。因此，成为不表现出将供给气体中所含的特定气体成分分离的功能的无选择性的气体分离膜，或者气体分离膜的透过性低的气体成分的透过量局部增加，由此有时气体分离膜的分离性能降低。为了抑制上述区域的产生，还提出了在涂布液中添加用于改良涂敷性的表面活性剂、或者在疏水性的多孔膜的涂布面预先涂布表面活性剂等。在这些情况下，发现由于分离功能层的一部分渗出到多孔膜的与涂布液的涂布面相反侧等，导致气体分离膜的分离性能经时劣化。

3、本发明的目的在于提供分离性能优异、能够抑制气体分离膜的经时劣化的气体分离膜及其制造方法。

4、用于解决课题的手段

5、本发明提供以下所示的气体分离膜、气体分离膜的制造方法、气体分离膜元件、气体分离装置和气体分离方法。

6、〔1〕一种气体分离膜，其选择性地透过特定气体成分，

7、其包含第1多孔层和设置于上述第1多孔层的第1面的分离功能层，

8、上述分离功能层包含亲水性树脂，

9、上述第1面的润湿张力为38mn/m以上且52mn/m以下。

10、〔2〕根据〔1〕所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层在温度30℃、相对湿度75％rh下的吸湿率为0.20重量％以下。

11、〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层包含聚烯烃树脂和含氟树脂中的至少一者。

12、〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层包含聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的1种以上。

13、〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层的通过泡点法测定的最大孔径为0.2μm以下。

14、〔6〕根据〔1〕～〔5〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层的平均孔径为0.1μm以下。

15、〔7〕根据〔1〕～〔6〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述第1多孔层为片状或中空状的多孔质体。

16、〔8〕根据〔1〕～〔7〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述分离功能层为凝胶状。

17、〔9〕根据〔1〕～〔8〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述分离功能层还包含碱金属化合物。

18、〔10〕根据〔1〕～〔9〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述分离功能层还包含选自氨基酸、氨基磺酸和氨基膦酸中的1种以上。

19、〔11〕根据〔1〕～〔10〕中任一项所述的气体分离膜，其中，上述特定气体成分为酸性气体。

20、〔12〕一种气体分离膜的制造方法，其为〔1〕～〔11〕中任一项所述的气体分离膜的制造方法，包括：

21、通过对上述第1多孔层进行表面活化处理，从而将上述第1面的润湿张力调整为38mn/m以上且52mn/m以下的工序；以及

22、在上述第1面涂布包含上述亲水性树脂的涂布液的工序。

23、〔13〕根据〔12〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述表面活化处理为电晕处理和等离子体处理中的至少一者。

24、〔14〕一种气体分离膜的制造方法，其为选择性地透过特定气体成分的气体分离膜的制造方法，

25、上述气体分离膜含有第1多孔层和包含亲水性树脂的凝胶状的分离功能层，上述气体分离膜的制造方法包括：

26、以90w·min/m2以上且800w·min/m2以下的处理量对上述第1多孔层的至少一个表面进行电晕处理的工序；以及

27、对在上述进行电晕处理的工序中进行了电晕处理的表面涂布包含上述亲水性树脂的涂布液的工序，

28、上述第1多孔层为片状或中空状的树脂制多孔质体。

29、〔15〕根据〔14〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述气体分离膜中所含的上述第1多孔层在温度30℃、相对湿度75％rh下的吸湿率为0.20重量％以下。

30、〔16〕根据〔14〕或〔15〕所述的气体分离膜的制造方法，其中，上述树脂制多孔质体包含聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的1种以上。

31、〔17〕一种分离膜元件，其用于从包含特定气体成分的原料气体中分离上述特定气体成分，

32、包含〔1〕～〔11〕中任一项所述的气体分离膜，且包含：

33、供给侧空间，其用于向上述气体分离膜供给上述原料气体；

34、透过侧空间，其用于透过了上述气体分离膜的透过气体；以及

35、密封部，其用于防止上述供给侧空间的上述原料气体与上述透过侧空间的上述透过气体的混合。

36、〔18〕一种分离膜模块，其具备：

37、〔17〕所述的分离膜元件；

38、原料气体供给口，其用于向上述气体分离膜供给上述原料气体；

39、非透过气体排出口，其用于将未透过上述气体分离膜的上述原料气体排出；以及

40、透过气体排出口，其用于排出上述透过气体。

41、〔19〕一种气体分离装置，其具备〔18〕所述的分离膜模块。

42、〔20〕一种气体分离方法，其通过使至少包含特定气体成分的原料气体与〔1〕～〔11〕中任一项所述的气体分离膜接触，从而将上述特定气体成分分离。

43、发明效果

44、根据本发明，可以提供分离性能优异、能够抑制气体分离膜的经时劣化的气体分离膜及其制造方法。

1.一种气体分离膜，其选择性地透过特定气体成分，

2.根据权利要求1所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层在温度30℃、相对湿度75％rh下的吸湿率为0.20重量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层包含聚烯烃树脂和含氟树脂中的至少一者。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层包含聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的1种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层的通过泡点法测定的最大孔径为0.2μm以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层的平均孔径为0.1μm以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的气体分离膜，其中，所述第1多孔层为片状或中空状的多孔质体。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的气体分离膜，其中，所述分离功能层为凝胶状。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的气体分离膜，其中，所述分离功能层还包含碱金属化合物。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的气体分离膜，其中，所述分离功能层还包含选自氨基酸、氨基磺酸和氨基膦酸中的1种以上。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的气体分离膜，其中，所述特定气体成分为酸性气体。

12.一种气体分离膜的制造方法，其为权利要求1～11中任一项所述的气体分离膜的制造方法，包括：

13.根据权利要求12所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述表面活化处理为电晕处理和等离子体处理中的至少一者。

14.一种气体分离膜的制造方法，其为选择性地透过特定气体成分的气体分离膜的制造方法，

15.根据权利要求14所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述气体分离膜中所含的所述第1多孔层在温度30℃、相对湿度75％rh下的吸湿率为0.20重量％以下。

16.根据权利要求14或15所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述树脂制多孔质体包含聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的1种以上。

17.一种分离膜元件，其用于从包含特定气体成分的原料气体中分离所述特定气体成分，

18.一种分离膜模块，其具备：

19.一种气体分离装置，其具备权利要求18所述的分离膜模块。

20.一种气体分离方法，其通过使至少包含特定气体成分的原料气体与权利要求1～11中任一项所述的气体分离膜接触，从而将所述特定气体成分分离。